Anbieter für Mobilfunk

Wer in der Schweiz mobil telefonieren oder Daten nutzen will, hat zahlreiche Angebote von Abonnementen zur Auswahl. Aber nicht alle diese Anbieter verfügen über ein eigenes Mobilfunknetz. Tatsächlich gibt es in der Schweiz derzeit nur drei kommerzielle Mobilfunknetzbetreiber: Swisscom, Sunrise und Salt. Alle anderen Anbieter mieten sich in eines der bestehenden Mobilfunknetze ein.

Das Mobilfunknetz

Zur Versorgung der Kunden bewirtschaften die drei Netzbetreiber je ein Mobilfunknetz bestehend aus vielen Funkzellen (vgl. Abbildung). Zu jeder Zelle gehört mindestens eine Antenne, die via Funk Verbindung zu den Mobiltelefonen in ihrer Umgebung herstellt. Üblicherweise werden von einem Standort aus drei Zellen versorgt. Alle Antennen an diesem Standort bilden eine sogenannte Mobilfunk-Basisstation. Alle in der Schweiz betriebenen Mobilfunk-Basisstationen sind auf www.funksender.ch ersichtlich.

Um Telefon, SMS und Internet über Mobilfunk nutzen zu können, muss das Mobiltelefon Empfang im Mobilfunknetz des gewählten Betreibers haben. Ausserhalb der Funkzellen besteht «kein Netz» und das Mobiltelefon kann weder für Telefonie, das Versenden oder Empfangen von SMS noch fürs Surfen im Internet genutzt werden. Wird ein Anruf innerhalb einer Zelle getätigt, so nimmt die Basisstation das Signal vom Mobiltelefon über ihre Antennen auf und gibt es über Glasfaserleitungen oder über Richtfunk an die Telefonzentrale des Betreibers weiter. Dort wird abgefragt, in welcher Funkzelle sich das Empfänger-Mobiltelefon befindet. Über Glasfaserleitungen oder Richtfunk werden die Funksignale an die entsprechende Mobilfunk-Basisstation geleitet und eine Verbindung zum Empfänger-Mobiltelefon hergestellt. 

Mobilfunkfrequenzen

Die Zuteilung von Frequenzen an verschiedene Funkanwendungen wird in der Schweiz durch das Bundesamt für Kommunikation (BAKOM) bzw. die Eidgenössische Kommunikationskommission (ComCom) geregelt. Für den kommerziellen Mobilfunk sind genau bestimmte Frequenzen zwischen 700 MHz und 3.8 GHz definiert. Die drei Netzbetreiber Swisscom, Sunrise und Salt haben für den Aufbau ihrer Netze beim BAKOM entsprechende Frequenzbänder ersteigert und können diese für die verschiedenen Übertragungs-Technologien (in der Regel UMTS = 3G, LTE = 4G, NR = 5G) verwenden. 

Was ist 5G?

Die Abkürzung 5G steht für die fünfte Generation des Mobilfunks. Es handelt sich um den neusten Mobilfunkstandard bzw. die neuste Übertragungstechnologie, ähnlich wie eine neue Version eines Betriebssystems auf einem Computer.

1G ermöglichte es erstmals, unterwegs zu telefonieren. Mit 2G (GSM) wurde das Versenden von SMS-Standard möglich. Mit 3G (UMTS) kam das Internet auf das Telefon und damit das Surfen und die Nutzung von Apps. 4G (LTE) machte das mobile Streaming und Internettelefonie möglich. Die neuste Übertragungstechnologie 5G (NR) ermöglicht die Vernetzung von Geräten und Sensoren und erlaubt Echtzeit-Verbindungen: Ferngesteuerte Anwendungen können so ausgeführt werden, als wäre die Bedienungsperson direkt vor Ort.

Die 5G-Technologie kann grundsätzlich auf allen Mobilfunkfrequenzen und sowohl mit konventionellen als auch mit adaptiven Antennen verwendet werden. Um sämtliche Vorteile der 5G-Technologie nutzen zu können, braucht es jedoch adaptive Antennen. Diese werden heute nur im Frequenzbereich um 3600 MHz eingesetzt und praktisch immer mit 5G betrieben. Aus diesem Grund wird die 5G-Technologie häufig mit adaptiven Antennen gleichgesetzt und es hat sich der Begriff «5G-Antenne» etabliert.

Was sind adaptive Antennen?

Adaptive Antennen sind eine Weiterentwicklung in der Antennentechnologie. Sie sind in der Lage, die Signale bedarfsgesteuert nur in Richtung der einzelnen Endgeräte zu senden (sogenanntes «Beamforming»). Durch Beamforming wird die Übertragung oder der Empfang von Signalen in diese Richtung optimiert. Zu Zeiten oder in Richtungen, in denen kein Bedarf besteht, strahlt die adaptive Antenne damit weniger als eine konventionelle Antenne mit gleicher Leistung, die bedarfsunabhängig die zu versorgende Zelle gleichmässig befeldet. 

Wieso ein Korrekturfaktor?

Werden von einer adaptiven Antenne mehrere Endgeräte gleichzeitig bedient, kann die adaptive Antenne nicht gleichzeitig mit der bewilligten Leistung in die verschiedenen Richtungen strahlen, sondern sie teilt die bewilligte Leistung auf die räumlich unterschiedlichen Ziele auf. Um die Grenzwerteinhaltung sicherzustellen, muss die vorgängige Berechnung aber davon ausgehen, dass die adaptive Antenne gleichzeitig in alle Richtungen die maximal mögliche Sendeleistung abstrahlt. Damit überschätzt die Berechnung die reale Strahlung in der Umgebung von adaptiven Antennen. 

Aus diesem Grund darf bei bestimmten adaptiven Antennen ein Korrekturfaktor auf die maximal bewilligte Sendeleistung angewendet werden. Die Höhe des Faktors ist abhängig von der Anzahl separat ansteuerbaren Antenneneinheiten (Sub-Arrays), die wiederum bestimmen, auf wie viele einzelne «Beams» die Leistung der Antenne aufgeteilt werden kann. Der Korrekturfaktor erlaubt eine kurzzeitige Überschreitung der maximal bewilligten Sendeleistung. Dabei gilt: Je mehr einzelne Beams die Antenne bilden kann (also je weniger Leistung pro einzelnen Beam zur Verfügung steht), je höher darf die kurzzeitige Überschreitung der bewilligten Leistung sein. So soll die oben genannte Überschätzung der realen Strahlung ausgeglichen werden.

Bei Anwendung eines Korrekturfaktors muss die bewilligte Leistung über einen bestimmten Zeitraum im Mittel eingehalten werden. Die Verordnung über den Schutz vor nichtionisierender Strahlung (NISV) legt hierfür ein Intervall von 6 Minuten fest: Innerhalb dieses Intervalls sind kurze bedarfsgesteuerte Leistungsspitzen möglich, diese müssen aber durch nachfolgende Zeitabschnitte mit geringerer Leistung so kompensiert werden, dass im 6-Minuten-Mittel die bewilligte Leistung nicht überschritten wird.

Wann darf ein Korrekturfaktor angewendet werden?

Der Korrekturfaktor darf nur bei adaptiven Antennen mit mindestens acht separat ansteuerbaren Antenneneinheiten (Sub-Arrays) angewendet werden. Nur solche Antennen werden als «adaptive Antennen mit adaptivem Betrieb im Sinne der NISV» bezeichnet. Der adaptive Betrieb mit Korrekturfaktor ist zudem nur erlaubt, wenn die Antenne über eine automatische Leistungsbegrenzung verfügt, die ein Überschreiten der bewilligten Sendeleistung im 6-Minuten-Mittel durch entsprechende Leistungsdrosselung verhindert.

Gesundheitliche Auswirkungen von Hochfrequenz-Strahlung

Bei den Auswirkungen von hochfrequenter elektromagnetischer Strahlung auf den Menschen wird zwischen so genannten thermischen und nicht-thermischen Wirkungen unterschieden. 

Die thermischen Wirkungen (Folgen wie bei Hitzeeinwirkung) sind wissenschaftlich gut untersucht. Sie treten erst ab einer gewissen Stärke (Intensität) der Strahlung auf. Diese Strahlungsstärke bildet die Grundlage für internationale Grenzwerte, welche die Bevölkerung vor wissenschaftlich anerkannten Gesundheitsschäden durch Mobilfunkstrahlung schützen. 

Verschiedene Studien weisen auf biologische (sogenannte nicht-thermische) Effekte hin, die durch Strahlung mit einer Intensität deutlich unterhalb der internationalen Grenzwerte ausgelöst werden. Hinweise auf solche Effekte stammen zum einen aus epidemiologischen Studien, zum anderen aus Experimenten im Labor. So wurden beispielsweise Beeinflussungen der menschlichen Gehirnaktivität oder Veränderungen in Zellexperimenten beobachtet. Wie diese nicht-thermischen Effekte ausgelöst werden und ob sie schädlich sind, wird weiterhin erforscht. 

Schutz des Menschen vor Hochfrequenz-Strahlung

Der Schutz der Schweizer Bevölkerung vor Mobilfunkstrahlung ist in der Verordnung über den Schutz vor nichtionisierender Strahlung (NISV) geregelt. Neben den Immissionsgrenzwerten der NISV, welche international harmonisiert sind und vor wissenschaftlich anerkannten Gesundheitsschäden durch thermische Wirkungen schützen, legt die NISV zusätzlich Vorsorgewerte auf Basis der technischen und betrieblichen Machbarkeit sowie der wirtschaftlichen Tragbarkeit fest. Diese sogenannten Anlagegrenzwerte sollen vor möglichen nicht-thermischen Effekten schützen und sind für Mobilfunkstrahlung rund 10-mal tiefer als die Immissionsgrenzwerte. Sie müssen nicht überall, sondern nur an Orten mit empfindlicher Nutzung eingehalten werden. Dazu zählen insbesondere Wohnungen, Schulen, Kindergärten, Spitäler, ständige Arbeitsplätze in Innenräumen und raumplanungsrechtlich festgelegte Kinderspielplätze, also Orte, wo sich Menschen während längerer Zeit aufhalten. Die Anlagegrenzwerte sollen an diesen Orten die Langzeitbelastung der Bevölkerung tief halten.

Schutz der Tiere und Pflanzen vor Hochfrequenz-Strahlung

Die Grenzwerte der NISV sind in erster Linie auf den Schutz von Menschen und nicht von Tieren oder Pflanzen zugeschnitten. Das Bundesgericht hat sich mehrfach mit der Thematik befasst und ist wiederholt zum Ergebnis gekommen, es bestehe aufgrund des derzeitig bekannten wissenschaftlichen Stands kein Anlass zur Anordnung von über die NISV hinausgehenden Emissionsbegrenzungen für Tiere und Pflanzen (z.B. Bundesgerichtsentscheid 1C_375/2020).

Anpassung von Grenzwerten 

Das Bundesamt für Umwelt (BAFU) hat als Umweltfachstelle des Bundes die Aufgabe, die Forschung über gesundheitliche Auswirkungen nichtionisierender Strahlung zu verfolgen, die Ergebnisse zu bewerten und die Öffentlichkeit über den Stand der Wissenschaft und der Erfahrung zu informieren. Zur fachlichen Unterstützung hat das BAFU im Jahr 2014 hierzu eine Beratende Expertengruppe NIS (BERENIS) einberufen. Diese sichtet die neu publizierten wissenschaftlichen Arbeiten zum Thema und wählt diejenigen zur detaillierten Bewertung aus, die aus ihrer Sicht für den Schutz des Menschen von Bedeutung sind oder sein könnten. Das BAFU würde dem Bundesrat eine Anpassung der Immissionsgrenzwerte empfehlen, wenn neue gesicherte Erkenntnisse aus der Forschung oder aufgrund von Alltagserfahrungen dies erforderten. 

Eine Änderung bzw. Lockerung der heutigen vorsorglichen Anlagegrenzwerte würde den Nachweis bedingen, dass die zu deren Einhaltung notwendigen Massnahmen technisch oder betrieblich nicht mehr möglich oder wirtschaftlich nicht mehr tragbar sind.

Prüfung Standortdatenblatt

Neubauten und auch zahlreiche Umbauten von Mobilfunkanlagen werden in einem ordentlichen Bewilligungsverfahren beurteilt. Hierzu reicht die verantwortliche Betreiberin ein Baugesuch bei der jeweiligen Standortgemeinde ein. Die Baubehörde prüft das Vorhaben aus baurechtlicher Sicht; das zu den Gesuchsunterlagen gehörende Standortdatenblatt gibt die Gemeinde in der Regel an die NIS-Fachstelle des AWEL weiter. Diese beurteilt das Gesuch im Hinblick auf die Einhaltung der Vorgaben der NISV. Die Beurteilung erfolgt in mehreren Schritten:

1. 2D-Strahlungsmodellierung: Mit den im Standortdatenblatt ausgewiesenen Betriebsparametern wird eine 2D-Strahlungsmodellierung durchgeführt (Abbildung links). Diese zeigt an, bei welchen Gebäuden in der Umgebung der projektierten Mobilfunkanlage Feldstärken nahe oder über dem Anlagegrenzwert vorliegen könnten, wenn die Gebäude unendlich hoch wären. 
2. Standortkontrolle: Für alle unter Punkt 1 als relevant ermittelten Gebäude werden vor Ort die konkreten Höhen für Orte mit empfindlicher Nutzung (OMEN) gemessen. Besonderes Augenmerk wird auch auf öffentliche Kinderspiel- und Pausenplätze, neu erstellte oder umgebaute Gebäude sowie leere Bauparzellen gelegt. 
3. 3D-Strahlungsmodellierung: Mit den vor Ort erhobenen OMEN-Höhen und den im Standortdatenblatt ausgewiesenen Betriebsdaten werden nun für alle unter Punkt 1 ermittelten Gebäude, die OMEN enthalten, die tatsächlichen maximalen Feldstärken berechnet (Abbildung rechts). Diese dürfen den Anlagegrenzwert nicht überschreiten. Weitere Sachverhalte, die immer überprüft werden, sind zum Beispiel a) die Richtigkeit der ausgewiesenen Gebäudedämpfungen sowie der umhüllenden Antennendiagramme, b) die Einhaltung des Immissionsgrenzwerts am höchstbelasteten OKA sowie c) das Vorliegen von sogenannten «Perimeterfällen», bei denen aufgrund der räumlichen Nähe zweier Mobilfunkstationen deren Strahlung gemeinsam berechnet werden muss. NIS-relevante Fehler im Standortdatenblatt werden der Gemeinde mitgeteilt. Die Gemeinde fordert die Gesuchstellerin zur Korrektur des Standortdatenblattes auf und reicht das von der Gesuchstellerin korrigierte Standortdatenblatt nochmals bei der NIS-Fachstelle zur Kontrolle ein. 
4. Fachbericht NIS: Ein umfassender Fachbericht zu Handen der Gemeinde wird von der NIS-Fachstelle erst dann erstellt, wenn alle NIS-relevanten Fehler behoben wurden und die Grenzwerte der NISV rechnerisch eingehalten sind. Zudem gibt die NIS-Fachstelle Empfehlungen für Anträge ab, die in die Baubewilligung übernommen werden sollten. Diese betreffen zum Beispiel Abnahmemessungen, die aus Sicht der NIS-Fachstelle nach Inbetriebnahme der (umgebauten) Anlage an bestimmten OMEN durchgeführt werden sollten. 

Erklärung zu Abbildung links: Mobilfunkanlage auf einem Gebäudedach mit drei Hauptstrahlrichtungen (grüne Pfeile). Die Gebäude sind mit durchgehenden Linien umrandet. Gestrichelt umrandet ist ein Kinderspielplatz. Die 2D-Strahlungsmodellierung zeigt an, bei welchen Gebäuden in der Umgebung der projektierten Mobilfunkanlage Feldstärken nahe oder über dem Anlagegrenzwert vorliegen könnten, wenn die Gebäude unendlich hoch wären. Diese Gebäude sind blau umrandet. Für alle blau umrandeten Gebäude wird vor Ort eine genaue Höhenbestimmung durchgeführt, wenn diese Orte mit empfindlicher Nutzung (OMEN) enthalten.

Auswahl der Messorte, Zeitpunkt der Abnahmemessungen

Die Fachstelle NIS gibt im Rahmen des Baubewilligungsverfahrens in ihrem Fachbericht eine Empfehlung ab, an welchen OMEN aus ihrer Sicht eine Abnahmemessung sinnvoll ist. Bei der Auswahl der Messorte berücksichtigt sie neben der Vollzugsempfehlung auch die lokalen Gegebenheiten wie Sichtkontakt zu den Antennen oder mögliche Reflexionen und weicht in begründeten Fällen von der 80 Prozent-Regel ab. Die Fachstelle NIS empfiehlt, Abnahmemessungen innerhalb von drei Monaten nach Inbetriebnahme der neuen oder umgebauten Anlage durchzuführen. 

Organisation und Ablauf von Abnahmemessungen

Sind nach Inbetriebnahme von neuen oder umgebauten Mobilfunkanlagen gemäss Baubewilligung Abnahmemessungen durchzuführen, gibt der Anlagebetreiber diese bei einem unabhängigen, eidgenössisch akkreditierten Messunternehmen in Auftrag. Es ist Sache des Messunternehmens, die Bewohnenden der zu messenden OMEN zu kontaktieren und Termine für die Messungen in deren Wohn- oder Arbeitsräumen zu fixieren. Eine Entschädigung für allfällige Umtriebe der betroffenen Anwohnenden ist nicht vorgesehen.

Abnahmemessungen müssen nach den Empfehlungen des Bundesamts für Umwelt (BAFU) und des Eidgenössischen Instituts für Metrologie (METAS) durchgeführt werden. Um eine Abnahmemessung durchführen zu können, benötigt das Messunternehmen Informationen zu den konkret auf der Mobilfunkanlage betriebenen Frequenzen und Funkdiensten. Zudem müssen für jede Abnahmemessung die kritischen Strahlneigungswinkel der Antennen eingestellt werden. Diese Einstellungen werden durch das Messunternehmen ferngesteuert oder per Telefon unmittelbar vor der Abnahmemessung beim Anlagebetreiber ausgelöst. Erst zu diesem Zeitpunkt erhält der Betreiber Kenntnis über den genauen Messtermin und -zeitpunkt. 

Gemessen werden jeweils stabile Referenzsignale der Funkdienste, die später mit der bewilligten Leistung zu einer maximal möglichen Feldstärke verrechnet werden. Dieses Hochrechnungsverfahren ist notwendig, da die Anlage nur dann mit der maximalen - also bewilligten - Leistung senden kann, wenn sie voll ausgelastet (also von vielen Nutzenden gleichzeitig beansprucht) wird. Diese volle Auslastung kann für die Abnahmemessung nicht simuliert werden. Die Kosten für Abnahmemessungen werden durch den Verursacher, also den Anlagebetreiber getragen.

Kontrolle des Prüfberichts

Nach Abschluss der Messungen werden die Messresultate und Hochrechnungen zusammen mit Fotos der Messorte und spezifischen Betriebsparametern vom Messunternehmen in einem Prüfbericht zusammengefasst. Der Prüfbericht wird der Bewilligungsbehörde und der Fachstelle NIS zur Kontrolle zugestellt. Letztere veranlasst bei Fehlern deren Korrektur durch das Messunternehmen und informiert die Bewilligungsbehörde über das Resultat ihrer Kontrolle. 

Häufig liegt die im Rahmen einer Abnahmemessung ermittelte Feldstärke deutlich unter dem zuvor berechneten Wert (siehe Grafik «Vergleich von gemessener und berechneter elektrischer Feldstärke»). Dies ist auf die grundsätzlich sehr konservative Berechnungsmethode zurückzuführen («Worst-Case-Berechnung»), insbesondere im Hinblick auf Antennen- und Gebäudedämpfung. Besteht zwischen Messort und Antenne freier Sichtkontakt und liegt der Messort im Hauptstrahl der Antenne, so stimmen die berechneten und die gemessenen Feldstärken i.d.R. gut überein.

In rund 10 Prozent der Abnahmemessungen ergeben sich gemessene Werte über dem Anlagegrenzwert; dies ist auf lokale Strahlungsreflektion zurückzuführen. Bei vereinzelten deutlich erhöhten Messwerten sind auch technische Fehler bei der Messung nicht auszuschliessen. Die Grafik «Resultate Abnahmemessungen 2018 – 2022» zeigt die Ergebnisse von rund 1'400 Abnahmemessungen, die im Kanton Zürich in diesem Zeitraum durchgeführt wurden und bei denen der Anlagegrenzwert 5 V/m betrug.

An diesem etwas erhöht gelegenen Standort werden alle zwei Minuten Feldstärken gemessen und diese den Kategorien Basisstationen, Rundfunk und Handy/WLAN zugeordnet. Die nachfolgende Grafik zeigt Tagesmittelwerte. Basisstationen liefern mit bis zu 1 V/m den grössten Beitrag zu den gemessenen Feldstärken. Die gesamte Feldstärke liegt deutlich unter den Anlagegrenzwerten für Mobilfunk und Rundfunk, die auf dem nahe gelegenen öffentlichen Kinderspielplatz gelten. Ein systematischer Trend der gemessenen Feldstärken mit der Zeit ist nicht erkennbar; grössere Sprünge sind auf den Wechsel des Messgeräts zurückzuführen.

Tagesgang

Unser Nutzungsverhalten ist deutlich bei einer Betrachtung des Tagesgangs der Feldstärken von Basisstationen zu erkennen: Typischerweise steigt die Feldstärke über den Tag an, erreicht in den Abendstunden die höchsten Werte und fällt dann in der Nacht bis in die frühen Morgenstunden wieder ab. Dies erklärt sich durch einen Anstieg der Nutzung drahtloser Kommunikationsmittel über den Tag mit einem Maximum in den Abendstunden, während nachts die Sendeleistung der Anlagen durch eine geringe Nutzung sinkt und in den frühen Morgenstunden auf ein Minimum fällt.